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能源经济学第3章 可耗竭资源理论

2020-04-18 17:19能源经济 人已围观

简介guangdong能源经济学第3章 可耗竭资源理论_经济学_高等教育_教育专区。第三章 可耗竭资源理论 第一节 不可再生资源的利用 一、不可再生资源的存量 1、当前存量 当前价格下开采能够取得利润...

  能源经济学第3章 可耗竭资源理论_经济学_高等教育_教育专区。第三章 可耗竭资源理论 第一节 不可再生资源的利用 一、不可再生资源的存量 1、当前存量 当前价格下开采能够取得利润的储藏量。 2、潜在储藏量 在可能价格下可以开采的储藏量 取决于人们为取得这些资源而

  第三章 可耗竭资源理论 第一节 不可再生资源的利用 一、不可再生资源的存量 1、当前存量 当前价格下开采能够取得利润的储藏量。 2、潜在储藏量 在可能价格下可以开采的储藏量 取决于人们为取得这些资源而愿意支付的 价格。 3、总储藏量 地球上某种自然资源的总量。 1 技术回报率达到10%以上的石油资源预测 (1976年价格:美元) 每桶价格 可开采资源量(109桶) 11.62 21.2 13.75 29.4 22.00 41.6 30.00 49.2 30.00以上 51.1 资料来源:美国国会(U. S. Congress), 1978, 《美国石油开发的潜力》。 2 不可再生资源的经济学与地质学认识 ?不可再生资源的分类 确定的 经 当前储藏量 济 的 不 经 济 的 未探明的 3 第一节 不可再生资源的利用 一、不可再生资源的存量 ?计算资源储藏量时的常见错误 1、使用当前储藏量代表最大潜在储藏量 静态储藏指数:当前储量同当前消费的比例。 低估资源的使用年限。 假设条件:1)资源耗尽前,资源的年消耗量不变 2)资源储藏量不变,当前储藏量等于潜在储藏量 2、把整个资源的储藏量当作特定价格下的潜在储藏量 价格不能无限上涨。 4 二、不可再生资源的供给过程 1、勘探 确定资源储藏量,探明资源的地质特征 2、开发 为采集准备场所和设备 3、采集 从地下取出资源 每一阶段的成本,不仅影响本阶段的决策, 而且影响到其它阶段的决策。 5 第三章 可耗竭资源理论 问题1:能源资源会耗竭? ?资源价格 ?资源储量 ?技术状况 ?开发费用 问题2:如何阻止能源资源耗竭? ?可替代能源(原因是资源有限) ?技术进步 (不能解决资源短缺问题) ? 资源耗损率 (1)理想的资源耗竭率由资本的聚集﹑技术进步程度﹑人口 规模政策决定 (2)与环境污染处理措施相联系 6 在竞争市场,t=0,1,…,∞,以使下列目标函数最大化 ?t ?Ptq?Cq t Pt:资源的市场价格 ?t Qt:t时期的产量 C:资源的边际成本 企业在下述约束条件下取得(贴现后)利润最大化 T ? qt ? q t?0 7 问题最后归纳为: T ? Max (ptqt ?Ctq )(1?r)?t t?0 建立拉格朗日表达式: ?t ? ?? L?tT ? 0(p tq t?Ct)q 1 (?r)? t?? ? ?tT ? 0q t?q? ? ? ? : 边际资源价值,即再增加单位资源能带 来利润的增加值。 8 对上式微分后得: ?L ?qt ?(pt ?C)1(?r)?t ?? 改写为: pt ?C??(1?r)t ?t 结论:t时期的价格必定等于: 边际开采费用+边际使用成本 边际使用成本含义:在边际上失去的机会成本的 现值。今天多使用单位资源,guangdong就意味着放弃将来 使用该资源的净现值。 9 假设: Rt ? pt ?C 容易得出: Rt?1?Rt ? ?Rt ?r Rt Rt 资源影子价格的增长率(也就是报酬率) 应等于社会贴现率。 ——霍特林法则(Hotelling Rule) 10 第一节 自然资源的最佳利用条件 一、不考虑开采成本的情况下 1、目标:社会福利函数的最大化 不连续情况下的社会福利函数为: ? ? ? W ?0 U 0?1 U 1? ? ?T U T 假定存在社会贴现率,并连续的情况下,社 会福利函数为: ? W? tt??0?U(tC )e?ρtdt 11 2、约束条件1:所有资源存量必须在开采结束时开 采完并使用完。资源存量消耗率=资源存量开采率 初始存量S0,t时刻资源的开采率和使用率Rt ? ? ??t St ?S0???0R?d 也可以表示为微分形式 ? S ? ? Rt 12 2、约束条件2:资本存量的变化 资本存量的变化,等于产出与消费的差额 ? Kt ?Qt ?Ct 用生产函数表示时: ? Kt ?Q(Kt,Rt)?Ct 13 3、模型总结 选择Ct和Rt的值,t=0,1,…,∞,以使下列 目标函数最大化 ? W?tt? ? 0 ?U(tC )e?ρd t t 其约束条件为: ? S ? ? Rt ? Kt ?Q(Kt,Rt)?Ct 14 3、模型最优解: UCt ??t Pt ??tQRt ? Pt ? ?Pt QRt为产出对可耗尽资源的偏微分 QKt为产出对资本偏微分 分别为资源与资本的边际产量 Pt为自然资源的影子价格 ω t为资本的影子价格 ? ?t ???t ?QK?t t 15 3、模型最优解2:静态效率条件 任何一期边际效用,要等于资本影子价格。 一个单位产出用于消费的边际净收益等于用于 增加资本存量的边际净效益。 UCt ??t 自然资源的边际产品价值,必须等于自然资 源存量的边际价值或者影子价格。 产出单位与资本单位是一样的 Pt ??tQRt 16 3、模型最优解3:动态效率条件:每种资源或者资 产获得同样的报酬率在任何时点上相同,并等于社会 贴现率 ? Pt ? ?Pt ? Pt ? ? Pt 资源影子价格的增长率(也就是报酬率)应等于社会 贴现率。——霍特林法则(Hotelling Rule) 资源的贴现价值在所有时间序列上应该相等。 初始价格不同,满足霍特林法则的价格路径也不同: 霍特林法则仅仅是最优的必要条件,而非充分条件。 17 1932年美国数理经济学家霍特林〔Hotelling)对如何以 有限的矿产资源确保未来持续性消费问题做了探讨, 第一个提出在完全竞争、开采成本不变的条件下,随 着时间的推移租(市场价格一开采成本)的变化方程a, 霍特林的研究为矿产资源经济学奠定了坚实的基础, 其结论被称为霍特林定律或霍特林规划。 18 3、模型最优解3:动态效率条件:每种资源或者 资产获得同样的报酬率在任何时点上相同,并等于 社会贴现率 ? ?t ???t ?QK?t t ? ?t ?t ? Q Kt ?? 物质资本回报(即其价格增值加上其边际生产力) 必须等于社会贴现率。 19 二、考虑开采成本的情况下 1、模型总结 选择Ct和Rt的值,t=0,1,…,∞,以使下列 目标函数最大化 ? W?tt??0?U(tC )e?ρdt t 其约束条件为: ? S ? ?Rt ? Kt ?Q (Kt,Rt)?C t?Gt(,S tR ) 20 二、考虑开采成本的情况下 2、模型最优解: UCt ??t Pt ??tQRt??tGRt ? Pt ??Pt ??tGSt QRt为产出对可耗尽资源的偏微分 QKt为产出对资本偏微分 分别为资源与资本的边际产量 Pt为自然资源的影子价格 ω t为资本的影子价格 ωtGRt为边际开采成本 GSt为随资源存量变化的资源开采成本 区分总价格与净价格 ? ?t ???t ?QK?t t 净价格=总价格-边际成本 21 三、应该考虑的其它情况 1、向另外一种不可再生资源的转化 第二种不可再生资源的开采成本较高,但在一段 时期内,第二种资源的边际开采成本增长率较低。 当第一种资源的边际开采成本上升到一定程度后, 转化成为可能。 什么程度? 22 2、发现新的资源或者技术进步 随着一种资源易于开采的部分已经开采殆尽,则发 现和开采新资源的边际成本不断上升。 技术进步可 以降低开采成本。 23 技术回报率达到10%以上的石油资源预测 (1976年价格:美元) 每桶价格 可开采资源量(109桶) 11.62 21.2 13.75 29.4 22.00 41.6 30.00 49.2 30.00以上 51.1 资料来源:美国国会(U. S. Congress), 1978, 《美国石油开发的潜力》。 24 不可再生资源的经济学与地质学认识 ?不可再生资源的分类 确定的 经 当前储藏量 济 的 不 经 济 的 未探明的 25 第二节 不可再生资源的利用 一、不可再生资源的存量 ?计算资源储藏量时的常见错误 1、使用当前储藏量代表最大潜在储藏量 静态储藏指数:当前储量同当前消费的比例。 低估资源的使用年限。 假设条件:1)资源耗尽之前,资源的年消耗量不变 2)资源储藏量不变,当前储藏量等于潜在储藏量 2、把整个资源的储藏量当作特定价格下的潜在储藏量 价格不能无限上涨。 26 二、不可再生资源的供给过程 1、勘探 确定资源储藏量,探明资源的地质特征 2、开发 为采集准备场所和设备 3、采集 从地下取出资源 每一阶段的成本,不仅影响本阶段的决策, 而且影响到其它阶段的决策。 27 三、不可再生资源的最佳开采利用 一个初始量给定的只出不进的水池,怎样放水 才能使总利润最大化。 目标函数:资源开采价格和开采成本之差称为 “租”,使各个时期租的总和最大化 约束条件: 1)资源存量随开采而减少 2)资源初始存量给定 3)开采成本随资源存量的减少而上升 4)资源价格不能超过由替代品价格决定的一 个价格上限 28 三、不可再生资源的最佳开采利用 最优解的结果如上节所示。 得到对一般资源而言,存在 g+k=ρ g—资源的生物学或地质学增长率 k—资本价值的增长率 ρ—社会贴现率 29 三、不可再生资源的最佳开采利用 最优解的结果如上节所示。 对不可再生资源而言,存在 k=ρ 开采资源的价格增长率必须等于贴现 率 Hotelling rule 开采资源的价格增长率必须等于贴现率(其 它财产利率)的情况下,对于开采者来说,把 资源保存在地下与开采出来,这样两种选择, 没有偏好。 30 三、不可再生资源的最佳开采利用 最优解的结果如上节所示。 存在开采成本的情况下 地下资源价格与开采出来的资源价格(井 口价格)不同。 如果资源总量有限,总开采成本还应该包 括使用者成本:今天开采对于未来开采经净收 益的机会成本。则 P*=c+u P*为最优价格; c为边际开采成本; u为边际使 用者成本 31 三、不可再生资源的最佳开采利用 最优解的结果如上节所示。 未来预期的影响: 1)对未来资源价格的预期上涨,即当前开 采的使用者成本,推迟开采 2)未来技术进步的加速,降低开采成本, 推迟开采 投资利率的上升的影响: 当前开采率上升。 32 三、不可再生资源的最佳开采利用 案例:能源的生产与消费问题(参见张 帆,2019) 1、价格管制 规定价格上限 消费方面:过低的价格会使人们过多地 开采和消费资源。 供给方面:资源产量将少于没有管制时 的产量。 偏离资源的有效配置。 33 三、不可再生资源的最佳开采利用 案例:能源的生产与消费问题 2、卡特尔问题:垄断的影响 减少产量。提高价格,使资源配置偏离最 优。 1)需求的价格弹性 2)需求的收入弹性 3)其它供给者的影响 ×卡特尔成员之间的不一致 34 三、不可再生资源的最佳开采利用 案例:能源的生产与消费问题 3、国家石油安全问题 考虑风险情况下的石油供求平衡。 石油禁运情况下的对策: 自力更生的代价 政府可能的政策选择 35 思考题 1、自然资源的可以划分为几类?各有什么特征? 2、不考虑开采成本情况下的资源最佳利用模型的 构成是什么? 3、不考虑开采成本情况下的资源最佳利用的条件 是什么? 4、开采成本的考虑对资源最佳利用有什么影响? 5、如何不可再生资源的储藏量? 6、霍特林法则的含义是什么? 36

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